Che cos'è il calcolo riconfigurabile?
Informatica riconfigurabile è un termine applicato a diverse opzioni di elaborazione. Un computer riconfigurabile è uno in cui i chip e i componenti dell'architettura del computer possono essere sostituiti con altri su richiesta. In alternativa, i chip e i componenti possono essere riorganizzati e collegati insieme in modo diverso al fine di svolgere funzioni diverse e seguire diverse disposizioni del flusso di dati. Un computer riconfigurabile può contenere o meno un'unità di elaborazione per computer (CPU) per uso generale, può avere più CPU o essere gestito solo da circuiti integrati dedicati e array di gate programmabili sul campo. Alcune persone si riferiscono al calcolo riconfigurabile come calcolo ibrido, calcolo parallelo, pipeline computing o calcolo ad alte prestazioni.
I computer FPGA (Field-Programmable Gate Array) possono disporre di una CPU per eseguire funzioni di piattaforma e di rete oppure eseguire tutte le funzioni della CPU in modo indipendente, in un computer riconfigurabile. Questi FPGA sono componenti logici del computer che possono essere raggruppati in una varietà di configurazioni di cablaggio, producendo flussi di dati e funzioni diversi e possono essere riorganizzati in nuove disposizioni in qualsiasi momento. Questa flessibilità offre la massima potenza di elaborazione grezza per attività di elaborazione specializzate e maggiori capacità di velocità rispetto ai computer di uso generale. In opzioni alternative, gli FPGA possono essere ripetutamente riprogrammati da linguaggi specifici dell'hardware, in uso di calcolo parallelo, per produrre percorsi di flusso di dati diversi e operazioni simultanee di dati della pipeline.
Il calcolo ibrido è considerato calcolo riconfigurabile in quanto coinvolge un core CPU per scopi generici abbinato a core specifici dell'applicazione per usi specifici, aumentando le capacità e la velocità di alcune funzioni di elaborazione. Questi core specifici dell'applicazione possono essere FPGA, riconfigurati da un consumatore o array di elaborazione dei dati (rDPA) riconfigurabili. Inoltre, una scheda di espansione del computer PCI Express® può essere aggiunta internamente alla scheda madre, oppure esternamente nel proprio contenitore, per potenziare le capacità della scheda grafica o di segnalazione. Il calcolo riconfigurabile consiste nell'offrire opzioni ad alte prestazioni per attività specializzate.
Il motivo per cui i sistemi informatici riconfigurabili sono preferiti rispetto all'elaborazione per scopi generici è che i sistemi riconfigurabili offrono tale flessibilità prestazionale. Un sistema riconfigurabile può essere modificato al volo prima dell'esecuzione, tra set di funzioni o in qualsiasi momento durante l'esecuzione mediante flussi di bit di istruzioni. Queste riconfigurazioni possono aver luogo mentre un'altra parte del sistema logico sta calcolando altre attività. Esiste una grande differenza di velocità tra l'utilizzo di attività di esecuzione del software e l'utilizzo della flessibilità del calcolo riconfigurabile per eseguire le stesse attività, consumando meno energia.
Nelle comunità scientifiche, accademiche, militari e commerciali, vengono fatti molti campi di ricerca per far avanzare pratiche di calcolo riconfigurabili. Gran parte di questa ricerca ha lo scopo di produrre una migliore gestione ambientale nei sistemi operativi. In un modo correlato, si stanno facendo ricerche sulle scelte nella delega di compiti per ospitare CPU e FPGA logici. Inoltre, vengono sottolineate le strategie di ottimizzazione per FPGA nell'elaborazione di video, segnali e reti per comunità scientifiche e militari e bioinformatica per comunità mediche.